A Rede Fieldbus consiste em uma evolução para a comunicação digital em instrumentação e controle de processos
Por: Gil Jácome • 5/11/2017 • Trabalho acadêmico • 2.851 Palavras (12 Páginas) • 300 Visualizações
FOUNDATION FIELDBUS[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]
Gilcimar Jácome, Guilherme Madeira, Marcos Túlio, Victor Miguel
Centro Universitário do Leste de Minas Gerais - UNILESTE
Curso de Engenharia Elétrica
Disciplina: Automação Industrial
Professor: Silvano Paganoto
Resumo: Este artigo aborda sobre o protocolo de comunicação Foundation Fieldbus apresentando seus princípios de funcionamento, sua descrição, sobre o meio físico, a sua topologia, a finalidade de aplicação e exemplos.
Abstract: This article discusses about Foundation Fieldbus communication protocol presenting its principles of operation, its description, the physical environment, its topology, the purpose of application and examples.
Palavra-chave: Automação Industrial, Foundation Fieldbus.
- Objetivo
Será abordado neste artigo todas as funcionalidades de uma rede Foundation Fieldbus, que é uma arquitetura aberta para integrar informação com o objetivo de interconectar equipamentos de controle e automação industrial
- Introdução
A automação industrial vem a vários anos tentando substituir o velho padrão de corrente 4-20mA(altamente utilizado nas industrias) por um sistema de comunicação serial.
Com o desenvolvimento da informática nos anos 80 e a constante redução dos custos de componentes microcontrolados, a implementação de sistemas com comunicação serial em larga escala mundial aplicados às redes de comunicação dos microcomputadores tornou-se possível.
A rede Fieldbus consiste em uma evolução para a comunicação digital em instrumentação e controle de processos. Ela difere dos outros protocolos de comunicação uma vez que foi desenvolvida para suportar aplicações em controle de processos, e não apenas transferir dados em modo digital.
O Fieldbus é um sistema de comunicação digital bidirecional que interliga equipamentos inteligentes de campo com sistemas ou equipamentos localizados na sala de controle. O conceito compartilha a idéia da descentralização da inteligência, ou seja, a informação não está apenas armazenada num único membro do processo, mas distribuída em uma rede desde o chão de fábrica até os níveis mais superiores de gerência. (COSTA, et all., [201-?]).
Na década de 80 o uso de redes do tipo Fieldbus apresentava um ritmo acelerado de crescimento. Assim, em 1985, a ISA – International Society for Measurement and Control, juntamente com o IEC – International Eletrotechnical Committee, criaram um padrão internacional que trataria da comunicação entre dispositivos de campo e sistemas de controle, utilizados no controle de processo e manufatura.
Com a implantação do Fieldbus, logo se notou grandes ganhos como: menor custo de instalação, redução de cabos, bandejas e etc, um par de fios interconecta vários equipamentos, maior quantidade de informações fornecidas pelos equipamentos de campo, maior agilidade nos reparos e indicação de falhas em tempo real.
Ao contrário dos protocolos de rede proprietários, o Fieldbus não pertence a nenhuma empresa, ou é regulado por um único organismo ou nação.
Em seu estado atual, além de compor a norma internacional IEC 61158, a qual foi adotada nacionalmente pela ABNT, também figura na norma europeia CENELEC EN 50170 (PANTONI, 2006).
- Desenvolvimento
A rede Foundation Fieldbus (FF) engloba diversas tecnologias, tais como processamento distribuído, diagnósticos avançados e redundância.
A grande diferença entre a FF e outras tecnologias como DeviceNet e Profibus, é que a tecnologia FF não depende de um controlador central (PLC) para executar os algoritmos, ou seja, os equipamentos de campo possuem a funcionalidade de executar a aplicação de controle e supervisão do usuário que foi distribuída pela rede.
Existem três implementações, ou tipos, definidos na norma IEC 61784 para o protocolo Foundation Fieldbus: H1, H2 e HSE. Mas segundo COSTA, et all., os testes sobre a especificação de H2 foram suspensos em 1998, quando houve mudança nos planos, e foi adotado HSE (High Speed Ethernet) como a rede de interligação de alta velocidade com taxas de 100Mbps.
De acordo com a norma IEC 61158, o FF é compactado em 3 camadas de rede: Camada física, camada de enlace e de aplicação. Além da camada de usuário.
- Foundation Fieldbus H1
O FF H1 é um protocolo desenvolvido para comunicação em tempo real dos dispositivos de campo. Seu objetivo contempla a interligação de equipamentos diferentes construídos por diversos fabricantes.
Tem como características principais, a utilização do conceito de mensagens para troca de informações entre os dispositivos, as informações são transmitidas de forma serial, a possibilidade de comunicação half-duplex e a comunicação com diversos dispositivos de rede ao mesmo tempo.
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Figura 1: Rede Fieldbus H1
A figura 1 mostra uma rede formada por equipamentos de campo interligados por uma rede FF H1. O protocolo implementa o conceito de descentralização, desta forma, é possível distribuir as funcionalidades de controle entre os dispositivos.
3.1.1 Camada física
A camada física do protocolo H1 é padronizada pela norma IEC 61158-2 e proporciona uma velocidade de transmissão de 31.25 Kbps.
De acordo com a norma ISA-S50.02 é possível utilizarmos um cabo simples de fios trançados para ligar equipamentos Fieldbus, desde que, atenda os requisitos mínimos da norma à 25°C.
A tabela a seguir mostra os tipos de cabos:
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Tabela 1: Tabela de cabos
O cabo tipo A se enquadra nas especificações para novas instalações de cabos Fieldbus. A maioria dos cabos utilizados para o sistema 4-20 mA podem ser classificados como tipos B, C e D. Estes, não são considerados ideais para a comunicação Fieldbus. As distâncias listadas para os tipos B, C e D são apenas estimativas baseadas em cabos instalados.
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